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  • A*(A star)搜索总结

    定义

    先复制一则定义

    A*算法在人工智能中是一种典型的启发式搜索算法
    启发中的估价是用估价函数表示的:
    h(n)=f(n)+g(n)
    其中f(n)是节点n的估价函数
    g(n)表示实际状态空间中从初始节点到n节点的实际代价
    h(n)是从n到目标节点最佳路径的估计代价。
    另外定义h'(n)为n到目标节点最佳路径的实际值。
    如果h'(n)≥h(n)则如果存在从初始状态走到目标状态的最小代价的解
    那么用该估价函数搜索的算法就叫A*算法。

    有点繁琐,但也看得过去

    通俗来讲

    的核心在于上面所讲到的估价函数
    他是干什么用的呢
    就是我们在搜索的过程中,保证更优的先搜用的
    还是有些繁琐对不对,嗯,我也不大会讲啊(没事我会加油


    嘿,认真看下面,我可认真了的啊。。。

    如果一个题目要求我们求前K个代价最小的解(只是一个典型,不是所有题目都这样)
    假设我们现在有一个状态在
    已经要记录到答案里面的代价是(我喜欢用这个)
    我们发现如果爆搜的话状态会是乱的对不对,肯定会使搜索搜到太多
    而如果直接把状态按照排序的话不能保证答案就会正确(当然,不然就去贪心去)
    所以我们引进一个估价函数状态
    当然要求一般是可以预处理出一个状态到答案状态的最优解
    回到前面讲到的当前状态
    如果我们把与并列的所有状态按排序呢?
    既不影响答案的正确性,又可以减少坏状态的转移
    (因为题目要求是K个最优状态,而这样待决策状态会有序且跑完K个就可以结束,所以会变快)

    好吧,还有点蒙对不对,那我们看例题

    例题

    [洛谷P2901 USACO08MAR]牛慢跑Cow Jogging
    好像其他很多都有,但是是权限。。。

    题目简述

    要求我们求出从起点n到终点1的最短K条路径的长度
    (只能从编号大的点往编号小的点走&边有边权)

    很裸对吧?

    1. 预处理估价函数

    先跑一遍反向边的预处理出每个点到1的最短路作为估价函数

    1. 直接跑(这里用实现)

    从n号点开始,用堆来代替队列(实现上面所讲的排序)
    这时候先到1节点的肯定答案更优(也就是路径更短)
    原因很简单吧:估价函数保证答案合法,而排序之后答案有序
    搜到K个到达1节点的路径就可以结束,快的飞起。。。

    放个代码?

    好不容易写一次注释

    #include<bits/stdc++.h>
    #define lst long long
    #define ldb double
    #define N 1050
    #define M 10050
    #define qw ljl[i].to
    using namespace std;
    const lst Inf=1e15;
    int read()
    {
        int s=0,m=0;char ch=getchar();
        while(!isdigit(ch)){if(ch=='-')m=1;ch=getchar();}
        while( isdigit(ch))s=(s<<3)+(s<<1)+(ch^48),ch=getchar();
        return m?-s:s;
    }
    int n,m,K,Done;
    bool in[N];
    lst dis[N];
    queue<int> Q;
    int hd[N],cnt;
    struct EDGE{int to,nxt,v;}ljl[M<<1];
    void Add(int p,int q,int o){ljl[++cnt]=(EDGE){q,hd[p],o},hd[p]=cnt;}
    void SPFA()
    {
        for(int i=2;i<=n;++i)dis[i]=Inf;
        while(!Q.empty())Q.pop();
        Q.push(1),dis[1]=0,in[1]=true;
        while(!Q.empty())
        {
            int now=Q.front();Q.pop(),in[now]=false;
            for(int i=hd[now];i;i=ljl[i].nxt)
                if(qw>now&&dis[qw]>dis[now]+ljl[i].v)
                {
                    dis[qw]=dis[now]+ljl[i].v;
                    if(!in[qw])in[qw]=true,Q.push(qw);
                }
        }
    }
    //h[i]=g[i]+f[i]---->ans[i]=D+dis[i]
    struct NODE{
        lst D;int id;
        bool operator<(const NODE &X) const
            {
                return D+dis[id]>X.D+dis[X.id];
            }
    };priority_queue<NODE> H;
    void A_star_Bfs()
    {
        while(!H.empty())H.pop();
        H.push((NODE){0,n});
        while(!H.empty())
        {
            NODE temp=H.top();
            int now=temp.id;H.pop();
            if(now==1)
            {
                printf("%lld
    ",temp.D);
                if(++Done==K)return;continue;
            }
            for(int i=hd[now];i;i=ljl[i].nxt)
                if(qw<now)H.push((NODE){temp.D+ljl[i].v,qw});
        }while(Done<K)++Done,puts("-1");
    }
    int main()
    {
        n=read(),m=read(),K=read();
        for(int i=1;i<=m;++i)
        {
            int p=read(),q=read(),o=read();
            Add(p,q,o),Add(q,p,o);
        }
        SPFA(),A_star_Bfs();
        return 0;
    }
    /************
    1.A*算法在人工智能中是一种典型的启发式搜索算法
    启发中的估价是用估价函数表示的:
    h(n)=f(n)+g(n)
    其中f(n)是节点n的估价函数
    g(n)表示实际状态空间中从初始节点到n节点的实际代价
    h(n)是从n到目标节点最佳路径的估计代价。
    另外定义h'(n)为n到目标节点最佳路径的实际值。
    如果h'(n)≥h(n)则如果存在从初始状态走到目标状态的最小代价的解
    那么用该估价函数搜索的算法就叫A*算法。
    2.第K最短路的算法
    我们设源点为s,终点为t,我们设状态f(i)的g(i)为从s走到节点i的实际
    距离,h(i)为从节点i到t的最短距离,从而满足A*算法的要求,
    当第K次走到f(n-1)时表示此时的g(n-1)为第K最短路长度。
    3.这里是kuai的xzy的。。。别怪我。。。
    *************/ 
    

    总结

    暂时就将这么多吧
    主要是看到网上没有写的那么通俗的搜索
    就想自己总结一下(其实也不通俗。。。
    撤撤撤溜了溜了*_*

    The desire of his soul is the prophecy of his fate
    你灵魂的欲望,是你命运的先知。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/RioTian/p/13530586.html
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